网络工程毕业设计(论文)基于GPRS远程安防监控系统的设计与实现.doc
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1、届 别 2010 学 号 XXXXXXXXXXXXX 毕业设计(论文)基于GPRS远程安防监控系统的设计与实现姓 名 系 别、 专 业 计算机 网络工程 导 师 姓 名、职 称 完 成 时 间 2010年4月27号 目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 课题背景11.2 课题来源21.3 本人任务21.4 国内外研究现状综述21.5 论文结构51.6 本章小结52 嵌入式系统开发环境相关概念综述62.1 嵌入式系统开发环境简介62.1.1 什么是嵌入式系统62.1.2 嵌入式微处理器62.1.3 ARM微处理器简介62.1.4 ARM 微处理器的应用领域72.1.5 ARM 微处
2、理器的特点72.1.6 ARM 微处理器的系列82.1.7 Linux 操作系统简介82.1.8 GPRS 无线通讯简介92.2 嵌入式开发平台搭建102.2.1 ARM 处理器选型102.2.2 GSM/GPRS通讯模块选型112.3主要仪器设备详细设计概述112.3.1 fs2410开发板简介112.3.2 SAMSUNG S3C2410详细概述132.3.3 FS2410硬件资源分配152.4 系统设计方案总体框架162.5 本章小结173 需求分析173.1 功能需求分析173.1.1 功能服务全局分析173.1.2 功能模块需求分析173.2 硬件平台功能需求分析183.3 本章小结
3、184 详细设计与实现194.1 摄像头驱动模块的详细设计与实现194.1.1 摄像头驱动移植194.1.2 摄像头采集图片具体实现194.2 GPRS通讯模块的详细设计与实现204.2.1 GPRS 模块说明204.2.2 GPRS 发送短信息程序说明:204.2.3 GPRS 接收短信息程序说明:214.3 GPRS模块短消息相关的 AT 指令224.3.1 与短信相关的 AT 指令224.3.2 PDU 模式下发送短消息224.3.3 TEXT 模式发送短消息234.3.4. 中文短信的支持234.4 主程序流程234.4.1 主程序流程图234.4.2 thief处理进程244.4.3
4、 fire处理进程254.4.4 cgi邮件守候线程264.5 web服务器的搭建274.5.1 boa服务器模块设计274.5.2 Boa程序的移植284.5.3 Boa的配置294.5.4 Boa的执行294.5.5 cgi代码设计304.6 Html页面设计314.7 GPRS拨号上网详细设计314.7.1 内核配置314.7.2 测式GPRS上网功能334.8 本章小结335 测试结果与总结335.1 功能测试335.2 总结35参考文献36致 谢37摘 要伴随着数字化和网络化的进程,智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落,成为一种势不可挡的历史化大趋势。面对当前犯罪分子作案手段日趋技能化
5、、智能化、团伙化和暴力化的势态,单靠传统的“人防”一种途径已远不能适应新形式下斗争的需要 。随着网络通讯技术及图像压缩处理技术以及传输技术的快速发展,使得家庭能够采用最新的通讯和图像处理技术,通过网络传输数字图像,可为实现家庭监控系统提供高效可行而且价格低廉的解决方案。本课题所研究的基于GPRS的远程安防监控系统,目的在于使得人们在可以繁忙工作的同时,在远程就了解自己家庭概况,及时作出分析与判断。本文主要介绍了以SAMSUNG ARM9(S3C2410)和嵌入式Linux 为平台的,基于SIEMENS M35 GPRS模块的无线远程监控系统的硬件和软件方面的设计。主要内容包括:S3C2410内
6、部芯片的详细分析;ARM9的外围与内部硬件电路的设计分析;AT 指令的收发等等。该系统实现了以下功能:实时远程监控;拍照储存;短信服务;入侵报警;火灾报警并灭火。本文重点介绍了在实际研究开发过程中采用的一些技术手段和具体的实现过程,并简要介绍了一些嵌入式相关理论基础,同时指出了该系统开发有待于进一步完善发展的方向。关键词: ARM;GPRS;嵌入式;安防;s3c2410;远程监控ABSTRACTWith the development of digitization and networkings process, the intelligents wave swept every corne
7、r of the world, and to be an unstoppable history of trend. Face to the increasing of the criminals committing crimes skills, intelligence, gangs and violent of the trend to rely solely on the traditional Human Defense a way to far can not meet the needs of the new form of struggle. With the network
8、communication technology and image compression technology and transmission technologys rapid development. Allows families to use the latest communications and image processing technology, digital images through network transmission, home monitoring systems can provide efficient realization of a viab
9、le and affordable solution program.The studied of this paper which is GPRS-based remote security monitoring system designed to enable people who is busy to work, to know their family situation in the distance, and timely to analyze and judge to do something.This paper introduces to SAMSUNG ARM9 (S3C
10、2410) and embedded Linux as the platform. SIEMENS M35 GPRS module based wireless remote monitoring system hardware and software design. The main contents include: S3C2410 detailed analysis of the internal chip; ARM9 external and internal hardware circuit design and analysis; AT command of the transc
11、eiver so. This system has the following features: real-time remote monitoring; photo storage; SMS; intrusion alarm; fire alarm and fire fighting.This paper focuses on the practical research in the development process used in a number of technical means and specific steps. And briefly introduces some
12、 of the embedded-related theories. Also pointed out that the system had to be further improved development.Key words: Embedded;GPRS;ARM;Security;s3c2410;Remote monitoring1 绪论目前,随着网络技术和集成电路技术的高速发展,嵌入式系统已经成为IT的一个焦点,嵌入式视频监控系统大量的应用于自动控制工业生、军事技术和家用消费电子等各个领域。1.1 课题背景现今市场上由两种数字视频监控系统类型,一种是以数字录像设备为核心的视频监控系统
13、,另一种是以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统。以嵌入式视频web服务器为核心的视频监控系统,采用嵌入式实时多任务操作系统。摄像头采集到的图片信息经过压缩,通过内部总线送到内置的web服务器,网络上的用户可以直接用浏览器观看web服务器上的由摄像头采集的图像1。由于把图片采集和web功能集中到一个体积很小的设备内,可以直接连入局域网,用户无需安装任何硬件设备,仅用浏览器即可观看。同时还具有以下优点:布控区域广阔,嵌入式视频web服务器监控系统web服务器直接连入网络,没有线缆长度和信号衰减的限制,同时网络是没有距离概念的,彻底抛弃了地域的概念,扩展布控的区域。系统具有几乎无限的无缝扩展
14、能力。所以设备都以IP地址进行标示,增加设备只是意味着IP地址的扩充。性能稳定可靠,无需专人管理。嵌入式web服务器实际上是基于嵌入式微处理器技术,采用嵌入式实时多任务操作系统,对于用户来讲,上网进行登陆,便可对家中情况进行监控。现在监控系统发展到第三代,前端一体化、视频十字化、监控网络化、系统集成化成为视频监控系统公认的发展方向,它以网络为依托,以数字视频的压缩、传输、存放和播放为核心,以智能实用的图像分析为特点,并为报警系统、门禁系统完美的整合到一个使用平台上,引发了视频控制行业的一次技术革命。伴随着数字化和网络化的进程,智能化的浪潮席卷了世界的每一个角落,成为一种势不可挡的历史化大趋势。
15、这一切的最终目的为人们提供一个以人为本的舒适、便捷、高效、安全的生活环境。如何建立一个高效率、低成本的智能家居系统已成为当今世界的一个热点问题。信息化程度的不断提高,人们对智能家居的功能也提出了更高层次的要求。本课题研究的是基于GPRS的远程视频监控系统。利用市场上比较通用的GPRS模块收发信息,利用linux内核中的PPP拨号上网的方式,并在Linux系统中搭建web服务器来实现远程监控的目的。此类远程监控系统对于电子消费各个领域都有着重要的意义。1.2 课题来源本系统是定义为以个人家庭为目标客户的远程安防监控系统,从功能设计到产品的实现模式都立足于满足人们能远程对家庭实施远程监控的目的。本
16、课题主要来源于本人在实习期间,所在公司正处研发阶段的一个项目。本项目主要立足以互联网、宽带ADSL应用方案,采用网络摄像机采集影像,并进行数字压缩,转换成数字信号,最后通过路由器或交换机或ADSL 将视频传输到局域网或互联网,远端用户可以通过IE 浏览器或手机上网直接观看家中情况。利用市场上比较通用的GPRS模块收发信息,利用linux内核中的PPP拨号上网的方式,并在Linux系统中搭建web服务器来实现远程监控的目的2。1.3 本人任务本系统设计主要分为四个大的模块,分别是:嵌入式系统开发平台搭建模块,摄像头监控模块;GPRS远程通讯模块;WEB服务器模块。嵌入式系统开发平台搭建模块主要是
17、实现交叉编译工具的安装,uboot的具体移植,文件系统的制作,内核的移植。摄像头监控模块主要实现摄像头的驱动移植,远程图像采集的具体实现。图像采集流程人具体分析。GPRS远程通讯模块主要实现远程信息的接收与发送。实现远程报警的功能。并通过GPRS上网远程监控家里情况。由于本人不直接参与本模块的详细设计,所以在这里不做过多阐述。WEB服务器模块主要为提供远程web服务,用户可能通过internet或GPRS网络接入互联网,远程监控家里情况。系统设计初期,本人与项目组成员主要对系统功能需求进行调研分析,了解最新的功能需求。在项目组的分配下,本人主要负责对摄像头驱动模块的分析及相关文档的整理工作。系
18、统实施期间,本人参与了系统开发环境的搭建与设计,摄像头驱动模块的详细设计与具体实现。并担任相关文档的整理与书写工作,协助解决疑难问题。完成相关工作。系统设计后期,主要针对系统的测设与调试工作。本人主要负责对系统整体框架进行测试与分析。并对相关文档进行修正和整理。1.4 国内外研究现状综述1.4.1 安防系统的发展智能家居安防监控起源于80年代中期的美国,上世纪末来到中国,带着全新的概念企盼搭上中国经济的高速顺风列车。经过十几年的市场孕育与发展,特别是伴随住宅产业的进步,智能家居安防监控在中国已经显露出春笋出露的局面。智能家居安防监控在国内已经历了多年的概念推广及发展,现已被人们认识并接受。应该
19、说,自1998年,国内开始提出“智能家居安防监控”这个概念,同时通过社会的热炒,人们已对智能安防监控有了一定的认识,但由于没有真正适合市场的产品,所以真正的应用并没有太大的突破,倒是智能安防监控里最重要的组成部分家居安防及小区安防得到了迅猛的发展,而且技术上明显表现为以智能防范小区嵌套智能防范家居的特点,这种技术特点目前已广泛地被市场接受,同时亦显现出其无比的竞争优越性。随着近年网络技术的日趋成熟和发展,更高层次的基于TCP/IP协议的数字社区及所捆绑的智能家居安防监控结构特点的应用,正浮出水面,并迅速被市场所接受,可以说,真正意义的智能家居,正迎来市场的大发展阶段3。1.4.2 国内安防系统
20、的发展现状经过二十多年的发展,中国安防行业已经形成集研发、生产、销售、工程与系统集成、报警运营与中介服务等为一体的朝阳产业,全国现有安防产品生产、工程系统集成、产品经销和安防报警服务企业1.5 万余家,涉及保安报警服务、CCTV监控、防盗报警、楼宇对讲、智能家居、生物识别、智能交通等诸多领域。据资料统计,世界上有一半的安防产品是由中国企业制造的,而中国安防市场以每年增长20% 30% 的速度发展,预计今年全国安防行业产值可以达到1200 亿元人民币,其中,安防产品制造产值约700 亿元,安防工程产值420 亿元,安防报警服务80 亿元。随着国家经济持续发展,人们生活水平不断提高, 安防市场会不
21、断扩大,需求将更加迫切,可以预计“, 十一五”后期至“十二五”期间,将成为中国安防行业发展的黄金时期。 从整体上看,中国安防产业在历经了20 世纪90 年代中后期的快速发展,2002 年进入技术升级结构调整时期后,2006 年,因为平安城市建设,安防市场步入发展快车道。从市场地域分布来看,安防产品市场比较活跃的地区以华南华东、华北为主。华南市场的珠江三角洲八个城市(广州、深圳、珠海、中山、佛山、惠州、江门、东莞) 安装100 万个摄像机加强城市治安防控,引发了华南安防市场火爆性增长;华东市场由于江苏、浙江、上海三省市近年来全面推进科技强警示范城市建设以及2010 年上海世博会,安防产品在各地一
22、、二、三级市场遍地开花;华北市场因为2008 年北京奥运会安全防范的需要,带来了各种安防产品的几何增长。 伴随我国安防产业规模的扩大,珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区等安防制造基地已经形成。这些地区的共同优势是,安防制造企业集中,产业链比较完整,具有很强生产和配套能力。其中,以深圳为中心的珠江三角洲已成为我国规模最大、发展速度最快、品种最全、产品出口所占比重最高的安防产品加工密集地区;以杭州为中心的长三角,也成为国内最重要的DVR制造、安防监控软件基地;以天津为中心的环渤海地区则逐步形成了摄像机产业集群。 但在我国安防制造业中,外商和港澳台投资企业生产的安防产品仍然占据半壁江山。2006 年
23、,外商和港澳台企业更是加紧了对中国安防市场的凌厉攻势,收购、兼并、合作、加大在国内投资,他们凭借其技术优势和成熟的运作模式,在国内市场占有相当的优势条件。一些企业不断扩大自身优势,对销售模式进行了调整,取消了原来的多级代理,实行区域代理+ 直销的销售模式,强化渠道控制力。除在省会城市布下营销团队外,还加速了在地、市甚至是县级市场的营销,同时二、三、四级市场的竞争正在逐步升温,是近年国内安防市场渠道营销的一个最为明显变化。 我国安防产业经过多年的发展已经初具规模,并且发展迅速。 “十五”期间,我国安防产业年均增长速度超过了国民经济发展的1倍以上,以年均25增长速度快速发展。安防行业正由启动期走向
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